Befestigung eines metallischen Wehrohres in einem metallischen Anschlussstück und Verfahren zur Herstellung der Befestigung Die Erfindung betrifft die Befestigung :eines metal lischen Weltrohres meinem Anschlussstück durch Verschweissung :der Wellrohrstirnfläche mit einem in das Wellrohrende hineinragenden Nippel und einer das Wellrohrende umschliessenden Hülse.
Verbindungen .eines metallischen Weltrohres mit einem metallischen Anschlussstück durch Verschwei ssung sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Eine dieser bekannten Verbindungen besteht darin, dass ein Anschlussnippel .und ein;, Sperrhülse unmit telbar mit den Wellungen eines gewellten metallischen Rohres verschweisst werden.
Bei dieser Schlauchfas- sung ragt in das Ende des gegebenenfalls mit einer Umhüllung versehenen Wellschlauches :ein nippel artiger Ansatz des Anschlussstückes hinein, .und das Weltschlauchende äst von einer Hülse umgeben,
wo bei die ebene Stirnfläche des Weltschlauchendes und die etwa vorhandene Umhüllung mit der Hülse und dem nippelartigen Ansatz verschweisst ist.
Diese Rohrverbindung hat den Nachteil, dass das Metall dies Rohres in der Gegend :der Schweissstelle derartig geschwächt wird, dass die Widerstandsfähig keit der Rohreinheit gegenüber Vibrationen und inne ren Druckschwankungen nicht nur bei hohen Tem peraturen, sondern auch schon bei relativ geringen Temperaturen sehr gering ist:
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und löst die Aufgabe, ein metallisches Weltrohr mit einem metallischen Anschlussstück zu verschweissen, -ohne dass durch die Schweissung eine Schwächung der dm Betrieb am höchsten beanspruchten Rohrstellen, die sich im Befestigungsbereich des Weltrohres im An- sc'hlusssbück befinden, erfolgt. Dies geschieht erfin- dungsgemäss dadurch,
dass die Endwellungen des Wellrohres zu einem ringförmigen Block axial zu- sammengepresstsind.
Für die Wellrohrbefestigung isst es weiterhin von Vorteil, dass die dem Block benachbarten Rohrwel- lungen gegen axiale Verschiebung festgelegt sind. Dies kann vorzugsweise durch radiale Pressung ,zwischen Nippel und Hülse, zum anderen durch Greiferele mente geschehen.
Diese müssen zur Erfüllung ihrer Aufgaben auf ihrer anschlussseitigen Stirnfläche fest legbar sein, was vorzugsweise :dadurch geschicht dass sie .den Block mit einem zylindrischen Ansatz um- schfiessen, dessen anschlussseitige Stirnfläche in die Schweissung einbezogen Ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Befestigung nach Patentanspruch T, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Lichtbogen- Schutzgasschweissung vorgenommen wird.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sollen nun einige beispielsweise Ausführungsformen eines an einem biegsamen Metallschlauch .angebrachten Anschlussstückes unter Bezugnahme auf :die beilie gende Zeichnung erläutert werden.
Fig. 1 zeugt eine erste Ausführungsform in einem teilweisen Schnitt, wobei jedoch die einzelnen Teile des Anschlussstückes in der Lage dargestellt sind, in welcher sie sich befinden, .bevor sie durch Schweissen miteinander und mit dem Schlauchende verbunden sind;
Fig. 2 zeigt die Ausführunlgsform gemäss Fig. 1 in einem teilweisen Schnitt und in fertigem Zustande, das heisst, nachdem die Teile des Anschlussstückes miteinander und mit dem Schlauch verschweisst wor den sind und die oben erwähnte Hülse angepresst wurde;
Fig. 3 und 4 zeigen den Fig. 1 und 2 entspre chende Darstellungen einer zweiten Ausführungs- form; Fig. 5 zeigt :einen teilweisen Schnitt :durch eine Variante der Ausführungsform gemäss .den Fig. 3 und 4 in einem :ersten Stadium des Zusammenbaues; Fig. 6 und 7 zeigen ;ein Zwischenstadium ;und den Schlusszustand von Anschlussstück und Metall- schlauch; Fig. 8 zeigt .einen Längsschnitt durch ;den bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 5-7 verwendeten Halter in gegenüber den letzterwähnten Figuren grö sserem Massstabe.
In Fig. 1 und 2 :der Zeichnung bezeichnet 1 einen Metallschlauch ;aus rostfreiem Stahl, der nach Schraubenlinnen gewundene Falten aufweist. Die Wandstärke ;des Metallschlauches kann beispiels weise zwischen 0,127 und 0,152 mm liegen.
Der lichte Durchmesser der Bohrung- :des Schlauches be trägt beispielsweise 15,87 mm. Der Metallschlauch ist von :einem Verstärkungsmantel 2, der aus rost freiem Stahldraht ;geflochten ist, umgeben.
Der Stahl draht kann beispielsweise einen Durchmesser von 0,31 qmm besitzen. Am dargestellten Schlauchende sowie auch an dem nicht dargestellten zweiten Schlauchende ist je ein Abschlussstück oder Ab- schlussfi:tting angebracht, das :einen rohrförmigen Nip pel 3 und :eine Hülse 4 umfasst, :die beide aus rost- freiem Stahl bestehen.
Bei der Herstellung des :dargestellten Schlauch- abschlusses werden die Endfalten des Rohres, bei spielsweise sechs Falten, axial zusammengestaucht, so dass sie :einen Ring 5 bilden, :der :eine ;
ebene, kreisring förmige Stirnfläche besitzt. Hierauf wird eine Hülse 4 auf Idas Schlauchende und über den Verstärkungs- mantel 2 geschoben, bis der Flansch 6 der Hülse gegen die :ebene Stirnfläche :des Ringes 5 :und gegen das Ende des Mantels 2 auftrifft. Bei dieser Aus führungsform. besitzt :
die ,Hülse 4 ,eine Bohrung, deren Innendurchmesser mindestens dem Aussendurchmes- ser des Schlauches 1 und des Mantels 2 entspricht. Die Hülse umfasst :einen verdickten .Hauptteil 4a, :
dessen axiale Tiefe etwa !der axialen Länge des Rin- ges 5 entspricht. Im weiteren weist :die Hülse :einen nach innen gerichteten Flansch 6 :auf, der am :einen Ende des Hauptteiles 4n angebracht ist und eine radiale Tiefe umfasst, ;die ;
derjenigen des Ringes 5 plus der Dicke -des Mantels 2 entspricht. Schliesslich wist .die Hülse 4 eine Verlängerung 4b ;auf, deren axiale Tiefe etwa derjenigen von vier nicht zusammen- ge;stauchten Schlauchfalten entspricht.
Nachdem ;die Hülse 4 .in der erwähnten Weise aufgebracht worden ist, wird ein Nippel 3 in das Schlauchende 1 und durch :den Ring 5 hindurch ein- ;geführt. Jeder Nippel 3 ;besitzt einen Aussendurch messer, der :denn Innendurchmesser :des Schlauches 1 entspricht.
Der Nippel 3 umfasst eine .ringförmige Schulter 7, ;die gegen den Flansch 6 der Hülse 4 ;anliegt, wenn der Nippel durch :den Ring 5 hindurch gesteckt wurde. Er -,erstreckt sich dabei ;etwa über vier nicht zusammengestauchten, auf den Ring 5 folgende Rohrfalten, :die aussen durch die Verlängerung 4b :der Hülse umfasst werden. Dieses Stadium des Zusam menbaues seines Schlauchabschlusses ist in Fig. 1 dar- gestellt.
Hierauf wird nun Wärme zweckmässig ;durch einen mittels Argon :abgeschirmten Lichtbogen zum Flansch 6 zugeführt, um :ihn zu schmelzen und den Hauptteil 4a der Hülse 4 mit der Stirnfläche des Rin ges 5 und denen <B>Nippel</B> 3 in der Gegend der Schulter 7 zu verschweissen. Auch das Ende des Verstärkungs mantels 2 wird in ;die Verschweissung einbezogen.
Zweckmässig verfolgt ,dieses Schweissen mit Hilfe einer Aufspannvorrichtung, welche ;die Hülsen trägt und rotiert, um sie unter einer radialen Elektrode hin durchzubewegen.
Schliesslich wird die Verlängerung 4b der Hülse 4 etwas engepresst, um jeden Zwischenraum zwischen ihrer inneren Oberfläche und der Aussenseite des Verstärkungsmantels zu eliminieren :und gleichzeitig auch einen allfälligen Zwischenraum zwischen Ver stärkungsmantel und Schlauchfalten zu beseitigen. Fig. 2 zeigt ;die endgültige Form von Schlauchab schluss und damit versehenem Metallschlauch, nach dem also :das Schweissen und :das Einpressen der Hülse erfolgt ist.
Bei einem Metallschlauch der be schriebenen Arterfolgen Relativbewegungen ;etwa un ter dem Einfluss von Schwingungen, von Druck schwankungen nm Innern ;des Schlauches :oder .durch ein Biegen ;des letzteren bewirkte Verschiebungen in der Gegend der durch das Anschlussstück nicht mehr gehaltenen Schlauchfalten, ;die sich im Abstand von der Schweissstelle befinden. Falls :durch ;
das Schweissen eine Schwächung des Schlauchmetalles erfolgte, so befindet sich diese Schwächungsstelle im Abstand von :derjenigen Stelle, an welcher beim Gebrauch die meisten Beanspruchungen .auftreten.
Die während ;des Schweissens angewandte Wärme, die der Hülse, dem Nippel und der Stirnfläche des Ringes 5 sowie einem allfälligen Verstärkungsmantel zugeführt wurde, beeinträchtigt daher die mechanischen Eigenschaften des Schlauches an der Stelle der höchsten Beanspru chung nicht.
Die Verlängerungen von Nippel und Hülse tra gen eine .oder mehrere :Falten ;des Schlauches, die an den Ring 5 ;angrenzen und sichern -sie gegen Quer bewegungen in bezug .auf ;die Nippelachse. Sie lassen aber .eine geringfügige axiale Bewegung der unter stützten Falten zu.
Diese axiale Bewegung ,ist jedoch durch die Reibung zwischen der Hülsenverlängerung und den Falten ;einerseits oder zwischen ;dem allfällig vorhandenen Verstärkungsmantel und den Fakten an derseits begrenzt, so :dass zerstörend wirkende, hoch- frequente Axialschwingungen der Falten durch ,die :dämpfende Wirkung der Reibung :im wesentlichen !ausgeschlossen werden.
Bei ;einer zweiten Ausführungsform des Erfin- iduvgsgegenstand:e;s ;gemäss ;den Fig. 3 und 4 ist wie- derumein Faltenrohr bzw. ein. Metallschlauch 1 ;aus rostfreiem Stahl mit schraubenlinienförmig verlaufen- den Falten vorgesehen. über dem Metallschlauch ist ein Verstärkungsmantel 2 angeordnet, der :
die ober erwähnten Dimensionen besitzt und :aus rostfreiem Stahldraht geflochten ist. Ein Unterschied besteht jedoch in der Form des Anschlussstückes. Das ,selbe umfasst einen Halter 8 aus rostfreiem Stahl so wie einen Nippel 3 und eine Hülse 4, ebenfalls aus rostfreiem Stahl.
Die zweite Ausführungsform des Schlauch- anschlussstückes wird in der folgenden Weise herge stellt: a) Eine Hülse 4 wird über das Ende des Ver stärkungsmantels 2 des Schlauches 1 geschoben. Diese Hülse umfasst einen im wesentlichen zylindri schen Hauptteil<I>4a</I> und eine Verlängerung<I>4b,</I> die sich auf einen Innendurchmesser verengert, der dem Aussendurchmesser des verstärkten Schlauches ent spricht. Die Verlängerung 4b besitzt eine axiale Tiefe, die etwa derjenigen von 4 nicht zusammengestauch ten Rohrfalten entspricht.
b) Ein Halter 8 wird zwischen Schlauch 1 und Verstärkung 2 eingeführt. Dieser Halter ist zweck mässig auf der Aussenseite mit einer Verzahnung ver sehen oder sonstwie aufgerauht und umfasst einen äusseren, kegelstumpfförmigen Teil 8a entsprechend dem weiteren Durchmesser der Hülsenverlängerung 4b. Die Innenseite des. Halters ist zu der äusseren Form von etwa zwei Rohrfalten komplementär. Im weiteren ist eine zylindrische Verlängerung 8b vor gesehen, deren Innendurchmesser um ein geringes grösser ist als der Aussendurchmesser des Schlauches.
Dieser Halter B wird über das Ende des Schlauches geschraubt, bis etwa sechs Endfalten des Schlauches von ihm erfasst werden und in der Bohrung der Hal terverlängerung 8b vorstehen. Durch die erwähnte Aufrauhung der Aussenseite des Halters wird der Ver stärkungsmantel 2 sicher erfasst und überdies er reicht, dass axiale Beanspruchungen des Mantels über eine verhältnismässig grosse Fläche des Anschluss stückes verteilt werden. Dadurch werden hohe Bean spruchungen des geschweissten Teiles des Verstär kungsmantels vermieden.
c) Hierauf wird der Verstärkungsmantel 2 über die Halterverlängerung 8b gebracht und die Hülse 4 wird über den Mantel 2 gezogen, so dass der letztere zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Hal ters 8 und der Hülse 4 erfasst wird. Die Enden des Mantels 2 und der Hülse 4 werden dabei auf die Stirnfläche des Ringes 5 ausgerichtet.
d) Die vorstehenden Schlauchfalten werden axial zusammengestaucht, um auf diese Weise einen Ring 5 zu bilden, der den Halter 8 teilweise ausfüllt und eine ebene Stirnfläche aufweist, die bündig mit dem Ende der Halterverlängerung 8b liegt.
e) Der Nippel 3 wird nun in das Schlauchende eingeführt. Jeder Nippel 3 weist einen Flansch 9 auf, welcher gegen die Stirnfläche des Ringes 5, gegen das Ende der Halterverlängerung 8b und die Enden des Mantels 2 und der Hülse 4 anliegt, wenn der Nippel so weit eingeführt worden ist, dass er sich über den erwähnten Ring 5 hinaus erstreckt. Fig. 3 zeigt die Teile des Anschlussstückes und den Metallschlauch in diesem Stadium.
f) Der Flansch 9 wird nun durch einen Schweiss brenner geschmolzen, um den Nippel 3 mit der Stirn fläche des Ringes 5, mit der Verlängerung 8b des Halters, mit dem Verstärkungsmantel 2 und der Hülse 4 zu verschweissen. Dies geschieht zweckmässig, wie oben erwähnt, mittels eines durch Argon abge schirmten Lichtbogens. Fig.4 zeigt die endgültige Form dieser Ausführungsform des Erfindungsgegen standes.
Nötigenfalls kann die Verlängerung 4b der Hülse eingepresst werden, um den Verstärkungsmantel fest zwischen der Hülse und dem Halter 8 zu verankern.
Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform werden eine oder mehrere, nicht zusammengestauchte Falten des Metallschlauches durch den Halter gegen jede axiale Verschiebung in bezug auf den Nippel gesichert.
Wenn der Metallschlauch mit schraubenlinien- förmig verlaufenden Falten versehen ist, wird die Innenseite des Halters 8 selbstverständlich entspre chend geformt sein. Der Halter kann aus einem einzigen Stück bestehen, wobei ein Teil die nicht zusammengestauchten Schlauchfalten stützt, während ein anderer Teil die zusammengestauchten Falten auf nimmt. Der Halter kann einfach in das. Schlauch ende eingeschraubt werden.
Falls der Metallschlauch aber balgartige, in sich geschlossene Falten aufweist, wird der Halter aus zwei oder mehreren Ringseg- menten bestehen, die um den Metallschlauchteil her um angebracht werden, welchen sie unterstützen sollen. Ein solcher geschlitzter Halter kann auch verwendet werden, wenn es erwünscht ist, denselben nach dem Zusammenstauchen der Endfalten des Me tallschlauches auf den letzteren aufzubringen.
Bei, der Ausführungsform gemäss den Fig: 5 bis 8 ist der Nippel 3 mit einem Flansch 9 versehen, des sei radiale Ausdehnung derart bemessen ist, dass er nur gegen die Stirnfläche des Ringes 5 und der Halter- verlängerung 8b anliegt, während das Ende des Ver stärkungsmantels 2 und der Hülse 4 sich über den Flansch des Nippels hinaus erstrecken. Dieser Flansch 9 wird während des Schweissvorganges. ge schmolzen.
Diese Ausführungsform vermeidet die Notwendigkeit, das Ende des Mantels 2 und das jenige der Hülse 4 in praktisch die gleiche Ebene zu verbringen wie die Stirnfläche des Ringes 5 und diejenige der Halterverlängerung 8b. Die Fig. 5 bis 7 zeigen verschiedene Stadien beim Zusammenbau eines Anschlussstückes der erwähnten Art. In die sem Falle werden die Hülse 4 und der Halter 8 zuerst auf das Schlauchende aufgebracht, wobei die Falten des Schlauches 1 vom Ende der Halterver- längerung 8b axial zusammengestaucht werden,
um den Ring 5 mit einer ebenen Stirnfläche zu bilden, die im wesentlichen bündig mit dem Ende der Halterver- längerung 8b liegt. Hierauf wird! die Hülse einge- presst, um den Verstärkungsmantel 2 zwischen sich selbst und dem Halter festzufassen. Fig. 5 zeigt die Teile in diesem Stadium der Fertigung.
Hierauf wird der Nippel 3 in das Ende des Schlauches 1 eingeführt, bis der Flansch .9 gegen die Stirnflächen des Ringes 5 und der Halterverlängerung 8b (wie in Fig. 6 ersichtlich) anliegt. Hierauf werden durch Schmelzen des Flansches 9 der Nippel 3, der Ring 5, die Halterverlängerung 8b, der Verstärkungs mantel 2 und die Hülse 4 miteinander verschweisst.
Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Halters 8 für die Varianten gemäss den Fig. 3 bis 7. Dieser Halter ist auf seiner Aussenseite über den grössten Teil seiner Länge zylindrisch und mit einer Reihe von Rillen oder Verzahnungen in diesem zylin drischen Teil versehen, die dazu bestimmt sind, den Verstärkungsmantel 2 zu erfassen, wenn die Hülse 4 zusammengepresst wird. Dadurch wird der Ver stärkungsmantel über einen verhältnismässig grossen Teil seiner Länge erfasst, und zwar an einer Stelle, die von der Schweisszone entfernt ist. Dadurch wer den axiale Beanspruchungen des Verstärkungsman tels über eine verhältnismässig grosse Fläche verteilt und auf Teile des Anschlussstückes übertragen.
Das von der Verlängerung 8b abgekehrte Ende des Hal ters besitzt auf der Aussenseite eine kegelstumpf- förmige Form mit einem Kegelwinkel von etwa 30 .
Für ein Anschlussstück an einem Metallschlauch oder Faltenrohr aus rostfreiem Stahl mit einer lich ten Bohrung von 19,05 mm, das der Spezifikation B. S. T55 entspricht und mit einem Verstärkungs mantel aus rostfreiem Stahldraht von 0,30 bis 0,31 mm Durchmesser verstärkt ist, kann der Halter ge mäss Fig. 8 zweckmässig aus stabilisiertem rostfreiem Stahl bestehen und eine Gesamtlänge von etwa 13,76 mm sowie einen Durchmesser von etwa 28,78 mm in seinem zylindrischen Teil aufweisen.
Dieser zylindrische Teil kann zwölf im Querschnitt V-förmige Rillen mit einem Flankenwinkel von 60 und einer Tiefe von 0,39 mm aufweisen, wobei der Ab stand von Rillenmitte zu Rillenmitte 0,76 nun be trägt. Die Mittellinie der ersten Rille befindet sich in einem Abstand von etwa 1,57 mm vom Ende der Verlängerung 8b, und diese Verlängerung selbst be sitzt eine Länge von etwa 5,52 mm.
Wie aus den vorstehenden Angaben ersichtlich, ist es möglich, in der beschriebenen Weise Anschluss stücke an Metallschläuchen anzubringen, welch letz tere sehr dünn sein können, ohne dass die sichere Befestigung des Anschlussstückes irgendwie beein- trächtigt würde. So kann die Wandstärke des Metall schlauches 0,1 mm oder mehr betragen. Die Wand stärke kann jedoch auch bis zu 3,00 mm gehen oder noch weiter.
Der Schweissvorgang, durch welchen die Endteile des Anschlussstückes am Metallschlauch und seinem Verstärkungsmantel befestigt werden, erfolgt zweck mässig mit einem abgeschirmten Schweissbogen, der beispielsweise mit Argon abgeschirmt ist. Zweck mässigerweise wird das zusätzliche Metall, das zur Schweissung benötigt wird, von einem Metallring ent- nommen, der gegen die ebene Stirnseite des oben erwähnten, durch Zusammenstauchung von Endfalten gebildeten Ringes anliegt.
Auf diese Weise kann das für das Schweissen zusätzlich erforderliche Metall, das zusätzlich zum Schmelzen der Teile des Anschluss stückes nötig ist, zum voraus bestimmt werden, und es braucht nicht dem Schweisser überlassen zu wer den, die Menge dieses Metalles zu bestimmen. Der erwähnte Ring kann getrennt von anderen Teilen des Anschlussstückes sein, oder er kann einen Teil des Anschlussstückes bzw. eines Bestandteiles desselben bilden, z. B. kann der Ring durch einen Flansch so wohl auf dem Nippel wie auch auf der Hülse oder auf dem Halter gebildet sein, letzteres im Falle der Verwendung eines geschlitzten Halters.
Falls ein Halter verwendet wird, kann die Hülse wie oben beschrieben eingepresst werden, um den Verstärkungsmantel zwischen Hülse und Halter ein zuklemmen, ohne dass eine Gefahr bestände, die darunterliegenden Falten des Metallschlauches zu de formieren. Wenn jedoch kein Halter verwendet wird und die Hülsen- und Nippelverlängerungen wie oben beschrieben vorgesehen sind, sollte das Einpressen der Hülsenverlängerung zwecks Vermeidung von Zwischenräumen zwischen Hülse, Verstärkungsman tel und Metallschlauch nicht so weit geführt werden, dass die Falten des letzteren deformiert werden, da dies den Schlauch schwächen würde.
Falls die Hülse in der beschriebenen Weise mit einer Verlängerung versehen ist, oder falls ein Halter verwendet wird und sich die Hülse über dasjenige Ende des Halters, welches vorn durch zusammenge stauchte Falten gebildeten Ring abgekehrt ist, legt, wird das Ende der Hülse oder ihre Verlängerung zweckmässig glockenförmig erweitert und sauber ab gerundet, um eine allmähliche Ausführung des Me tallschlauches (sowie eines allfälligen Verstärkungs mantels) aus dem Anschlussstück heraus zu ermög lichen. Dadurch werden Beanspruchungen in diesem Teil des Schlauches vermindert.
Derjenige Teil des Nippels, welcher sich aus dem Metallschlauch heraus erstreckt, kann selbstverständ lich jede beliebige Form aufweisen, die ihn für die Verbindung mit den anderen Leitungsteilen oder Fittings geeignet macht. Er kann geradlinig verlaufen oder abgebogen oder abgewinkelt sein.